[发明专利]纳米碳氢燃料和其制备工艺

说明书

本发明提供了一种纳米碳氢燃料和其制备工艺。该制备工艺包括以下步骤：步骤S1，采用机械粉碎法将原料煤进行初粉碎，得到初粉碎煤粉，初粉碎煤粉的D50为20‑40目；步骤S2，将初粉碎煤粉送入球磨设备，采用湿法进行粗粉碎，得到粗粉碎煤浆，粗粉碎煤浆的浓度为45‑55wt％；步骤S3，将粗粉碎煤粉送入超细球磨设备中进行纳米粉碎，得到纳米粉碎煤浆，纳米粉碎煤浆的浓度为48‑58wt％；步骤S4，将氢气通入纳米粉碎煤浆中，得到纳米碳氢燃料。本申请的制备方法简单，能耗低，提高粉磨生产能力的同时降低粉磨生产成本和降低设备能耗。

技术领域

本发明涉及碳氢燃料领，具体而言，涉及一种纳米碳氢燃料和其制备工艺。

背景技术

我国是一个“富煤贫油少气”的国家，资源禀赋使得煤炭在我国近中期仍是能源消费的主力。现有传统煤燃烧能效低，发热量低，碳排放问题突出，且燃烧过程中会产生大量飞灰颗粒物、二氧化硫、氮化合物等大气污染物。近年来，随着我国能源消费特别是煤炭消费强劲增长，清洁高效发展更为迫切，亟需研发低成本、高燃值的新型燃料。

纳米碳氢燃料就是这样一种新型环保燃料，它是通过对原料煤进行前置处理与精细化、纳米化及附氢赋能处理后，制备的一种基本颗粒粒度为微纳米级，具有较高比表面积和表面活性的煤基流体燃料，其形态类似于水煤浆，是一种新型、高效、清洁的新型环保燃料，具有燃烧效率高、污染物排放低等特点。但是目前纳米碳氢燃料的制备，尤其是微纳米级的煤浆制备困难，制备工艺复杂，成本较高，难以进行工业化生产，严重限制了纳米碳氢燃料的推广应用。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种纳米碳氢燃料和其制备工艺，以解决现有技术中的纳米碳氢燃料成本较高难以进行大规模生产的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种纳米碳氢燃料的制备工艺，该制备工艺包括以下步骤：步骤S1，采用机械粉碎法将原料煤进行初粉碎，得到初粉碎煤粉，初粉碎煤粉的D50为20-40目；步骤S2，将初粉碎煤粉送入球磨设备，采用湿法进行粗粉碎，得到粗粉碎煤浆，粗粉碎煤浆的浓度为45-55wt％；步骤S3，将粗粉碎煤粉送入超细球磨设备中进行纳米粉碎，得到纳米粉碎煤浆，纳米粉碎煤浆的浓度为48-58wt％；步骤S4，将氢气通入纳米粉碎煤浆中，得到纳米碳氢燃料。

进一步地，步骤S2中，粗粉碎的填充比为40％-50％；

优选的，粗粉碎的球料比为3:1-5:1，粗粉碎的球磨介质为钢球、氧化锆球和硬质合金球中的任意一种或者多种；

优选的，球磨介质为钢球，进一步优选球磨设备内钢球的直径分别为15mm、25mm、30mm、40mm、50mm、60mm、70mm、80mm；

更优选的，直径为15mm的钢球的质量占比5％-8％，直径为25mm的钢球的质量占比13％-16％，直径为30mm的钢球的质量占比23％-28％，直径为40mm的钢球的质量占比23％-28％，直径为50mm的钢球的质量占比10％-13％，直径为60mm的钢球的质量占比6％-7％，直径为70mm的钢球的质量占比6％-7％；直径为80mm的钢球的质量占比3％-5％。

进一步地，粗粉碎煤浆中煤粉的D50为17-19μm；

优选的，球磨设备的转速为15-20r/min，研磨时长1-3h。

进一步地，步骤S2中进行粗粉碎时加入助剂，优选的，助剂包括萘磺酸钠甲醛缩聚物、山梨醇酐单油酸酯、聚氧乙烯山梨醇酐单油酸酯和丁醇中的任意一种或者多种；

更优选的，以浆料固体干重为基准，助剂包括2.8％-4.5％的萘磺酸钠甲醛缩聚物、0.15‰-0.35‰的山梨醇酐单油酸酯、0.15‰-0.35‰的聚氧乙烯山梨醇酐单油酸酯和0.1‰-0.3‰丁醇。